「相対性理論」について、皆さんはどれくらいご存知ですか？論を確立したアインシュタインのことや「E=mc²」という方程式の存在は広く知られているかと思います。でも、それがどのような中身なのか、説明できますか？本書では相対性理論について11の章に分け、具体例も交えて解説しました。
相対性理論はどんな学問なの？
アインシュタインが「特殊相対性理論」を発表したのは1905年のことでした。日本は明治38年で、ロシア革命や第一次世界大戦の約10年前の出来事です。
◉相対性理論とは 相対性理論というのはその名の通り「全ては相対的である」という立場から発展しました。
「相対的」とは、他との関係や比較で成り立っている様子のことを言います。
たとえば1mの物がある場合、私たちは通常「誰が見ても、測っても1mは1mだ」と考えます。
しかし相対性理論では「見る人によって1mの長さは変わる」「見る人によって１秒の長さは変わる」といった考えを持ちます。
◉相対性理論の内容 相対性理論は大きく「特殊相対性理論」 と「一般相対性理論」 に分けられます。
普通は「一般論」を言って、それから例外的な物を扱う意味で「特殊論」を言いそうなものですが、アインシュタインは逆でした。まず1905年に「特殊相対性理論」を発表し「一般相対性理論」はそれから10年後の1915～1916年にかけて発表しました。
それぞれの主な内容は以下の通りです。
a 特殊相対性理論 「等速直線運動をする」という特殊条件の下での運動に関する法則で、主な結論として ①動いている物を見ると、長さが縮んで見える。
②動いている物を見ると、時間がゆっくり流れているように見える。
③光より速いものは無い
④光に近い速度のものにさらにスピードを加えることはできない。
⑤質量（m）とエネルギー（E）は、互いに置き換えられる（E＝mc²、cは光速を指す）。 などがあります。
b 一般相対性理論 「等速直線運動」という条件を外した全ての場合で通用する法則で、主な結論としては ①物体の周りでは、時間と空間が歪む。その歪みが重力である。 ②光が絶対に抜け出せない「ブラックホール」が存在する。 ③宇宙はビッグバンから始まり、今も膨張している。
物理的に無理とわかっていても光速より速くというのはロマンがある。ビックバンから連綿と続く宇宙の膨張に終わりはあるのかとかまだ謎は多い。たまに雑誌ニュートンとか見るとワクワクします。
アインシュタインの式「E＝mc²」ってどんな内容なの？
E＝mc²は「アインシュタインの式」と呼ばれることがあるくらい有名な式です。
この式でのEはエネルギー、mは質量、cは光速です。つまり「物質の質量とエネルギーは互換性がある（簡単に言えば同じもの）」 だという原理です。このおかげで有名な「物質不滅の法則」あるいは「質量保存の法則」と呼ばれる「熱力学第一法則」は「エネルギー保存の法則」とも呼ばれることになりました。
そしてこの式の特徴は、そのエネルギーの巨大さです。果たしてどれほどの大きさなのでしょうか？
例をあげて見てみましょう。
◉原子核反応 相対性理論は光速など、実生活には無縁と思われる世界で起こる現象が研究対象のように見えます。ここで紹介する「原子核反応」は、速度ではなく「エネルギー」がとてつもない量になる法則です。
実際の例を見てみましょう。この法則に従えば、質量1gの物質がエネルギーに変化した場合のエネルギー量は ・8.98755×1013J＊1 と等しい ・2.49654×1017kWh＊2 と等しい ・0.2148076431Mt（TNT）の熱量と等しい ということになります。
これが質量10gの物質の場合だと、エジプトにある「クフ王のピラミッド」1杯分の水（260万立方メートル）を20℃から100℃に加熱することができるのほどのエネルギー量になります。
◉巨大エネルギーの意味 上記の3番目の単位「Mt（TNT）」の意味をまず、「Mt」と「TNT」に分けて説明します。
Mtはメガトン、つまり「100万トン」（TNT）は「TNTに換算すると」という意味です。TNTは、砲弾や爆弾に使われる化学爆薬の標準品「トリニトロトルエン」を指します。 1Mt（TNT）のエネルギーとはつまり「TNT爆薬100万トンの爆発力に相当するエネルギー」ということ です。
1945年8月6日に広島に投下された原子爆弾で核分裂を起こしたのは、爆弾に詰められていたウラン235（約50 kg）でした。発生したエネルギーは0.16メガトン、16万トン程度だと考えられます。
原子核を融合させることでエネルギーを出す水素爆弾の場合、発生するエネルギーは桁違いに大きくなります。例えば1961年に旧ソビエトが実験したツァーリ・ボンバ（爆弾の皇帝）のエネルギーは50メガトンに達しました。これは、第二次世界大戦で全世界の軍隊が使用したTNT火薬の量の25倍と言われます。これが、人類が爆発させた爆弾のエネルギーの最高値とされています。
爆発物の威力も第二次世界大戦から無駄に威力が増している。平和利用が大原則だが軍事目的で使われることも多く科学のあり方を考えさせられる。
偉大で不思議な大理論を3時間程度で簡単な言葉を用い解説。世界ではいまだ緊張の高まっている地域があるが再び戦争で使われることのないよう祈ります。
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